磁力泵溫度測量系統原理與改進研究

郭宇　邵彥順

【摘 要】在化工行業(yè)中，磁力泵受材料及磁性傳動的限制，對泵體的溫度，測量要求較高。由于現在使用的磁力泵測溫系統存在著缺陷，給生產帶來了一定的影響，經過分析研究，在本文中對磁力泵測溫系統進行改進，在很大程度上解決了我們在實際工作中面臨的問題，并且解決了成本控制的問題。

【關鍵詞】磁力泵 溫度測量 熱電偶

在我們的實際生產中我們可以發(fā)現，一些企業(yè)需要用泵來實現液體物料傳送，而磁力泵因結構簡單，在具體的時間中有著廣泛的應用，它把泵軸的旋轉部分，葉輪內磁轉子等封閉在隔離罩內，使泵內液體與外界完全隔離達到了無泄漏的目的，磁力泵因其固有的特點，解決了石化企業(yè)液體介質傳輸中“跑﹑冒﹑滴﹑漏”等問題，減少了環(huán)境污染，而得到了廣泛應用。磁力泵雖然實現了無泄漏，但它最大缺點就是磁性材料受工作溫度影響，過高的溫度極大的影響其效果這就是我們需要解決的問題。

1 磁力泵測溫系統構成及熱電偶的原理

磁力泵由泵﹑磁力傳動器﹑電機三部分組成.關鍵部件磁力傳動器由外磁轉子﹑內磁轉子及不導磁的隔離罩組成。磁力泵應在規(guī)定的溫度下運行，嚴禁溫度超標，在磁力泵隔離罩表面裝設熱電偶溫度檢測裝置，檢測外轉子與隔離罩環(huán)隙區(qū)域溫度，以便在溫度超標時報警或停機。磁力泵一般情況下只用于溫度不高于100°C，排出壓力低于1.6MPa的液體物料輸送。而我們現場用來測溫的熱電偶是一種感溫元件，它測量溫度的基本原理：是由兩種導體（不同成份的材質）組成一個閉合回路，一但它們兩端存在溫度梯度時，回路中就會產生電流，電流產生后，兩端之間就存在熱電動勢。兩種不同成份的均質導體，溫度較高的一端作為工作端，溫度較低的一端作為自由端，一般自由端會處于某個恒定的溫度下。

1.1 測量溫度系統的工作原理

現場磁力泵的測溫系統由合金絲﹑熱電芯﹑與不銹鋼隔離罩，熱偶外殼組成熱電偶測量回路。合金絲一端被焊在不銹鋼隔離罩上，另一端與熱電偶外殼連接起來，整個隔離罩作為熱偶測量回路組成部分，所以測得是隔離罩上合金絲焊點處的局部溫度。例如：兩種不同的金屬導體A和B接觸時，有溫差時，在它們的交界處會形成電動勢，這就是熱電動勢，熱電動勢的大小與溫度高低有關，溫度越高，熱電動勢越大。熱電勢等于熱電偶兩接點電勢的代數和，當A﹑B導體材料確定后，熱電勢就是接電溫度的函數差。如果一端溫度保持不變，即為常數；則熱電勢就成為另一端溫度T的單值函數了。

1.2 現場磁力泵測溫系統構成

磁力泵測溫系統傳感部分（如圖2）由內外二部分組成：內部80mm合金長絲頭部點焊在隔離罩中間表面，合金絲與隔離罩表面之間用絕緣層隔離，合金絲緊密粘貼在隔離罩表面，延伸至A點，合金絲作為熱電偶負端，不銹鋼隔離罩作為熱電偶正端，外部由溫度變送器與熱電偶組成，熱電偶芯是活動的，設備里面有彈簧和合金絲，由ф12大小的螺紋設備擰入泵體至A點，依靠彈簧彈力與合金絲連接組成熱電偶負端，熱電偶外殼也依靠彈簧彈力與隔離罩表面連接組成熱電偶正端，一但這兩部溫度不同，則在回路內會產生電動勢。而配置的溫度變送器為德國產的隨機產品，沒有詳細資料，也不支持HART通訊器，以現有的條件無法判斷熱電偶的分度號。如圖1、圖2、圖3所示。

2 磁力泵測量溫度系統缺陷

在日常儀表維護工作中，磁力泵溫度測量故障較多，表現為：溫度指示與實際值偏差大，波動頻繁，有時甚至溫度指示超標，引起聯鎖起跳，導致泵無法運行，裝置非計劃停車。對于這些故障，我們經過分析研究，并對發(fā)生溫度指示故障的泵進行解體檢查發(fā)現，引起磁力泵溫度指示不準的故障原因有以下幾點：

（1）溫度變送器老化，穩(wěn)定性變差。磁力泵測溫系統傳感器與溫度變送器系是一體化的，且不支持HART通訊，無法對其校驗檢修，不能用其它獨立的溫度變送器替代，只能整套更換。（2）隔離罩與外磁轉子間內有異物。隔離罩與外磁轉子間內有異物，發(fā)生摩擦造成熱偶絲斷裂，從而引起測量回路斷路。（3）接觸點A點部位有垃圾油污粘附。接觸點有垃圾或者油污，使得接觸接觸不良，引起溫度忽上忽下，特別在夏天，會引起設備聯鎖起跳。（4）安裝上的原因。由于外部熱電偶與合金絲連接依靠彈簧彈力，測量設備擰得過緊或過松，會引起測量回路開路和測量不準。（5）泵體本身震動，也會引起接觸不良。泵體本身使用過久會引起震動，使得測量接觸不良，測溫不準。

由于以上原因的存在，特別在夏季室外環(huán)境溫度可達40-50°C時候。而磁力泵溫度控制指標：55°C時候DCS報警，60°C聯鎖啟動停泵。泵的指示溫度一波動，馬上會引起DCS報警，直至聯鎖停泵，對裝置安全生產帶來了很大的影響，成為夏季生產“老大難”問題。針對這種情況，經過不斷摸索，研究及試驗，對磁力泵溫度測量系統進行了改造。

3 磁力泵溫度測量系統改造

3.1 熱電偶的制作

磁力泵測溫點在隔離罩表面，外磁轉子與隔離罩之間間隙，經測量只有0.8—1mm，且外磁轉子是高速旋轉的，現有偏平式及鎧裝式熱偶都無條件安裝，只有自制熱電偶方式來測量隔離罩溫度（放棄以前彈簧式接觸的測量方式）。熱電偶的補償導線是在一定溫度范圍內（0～100°C）的一對各自帶有絕緣層的導線，補償導線實際上就是熱電偶的延長，所以用補償導線來制作熱電偶是一個可行的辦法。T型（銅，銅鎳）熱電偶是所有廉價金屬熱電偶精度最高，通常用來測量300°C以下的溫度，經過對比選擇T型（銅，銅鎳）補償型補償導線。型號為：TXHFF多股線芯，單股線徑為0.2mm來制作分度號為T型熱電偶。

首先清潔隔離罩表面，用細砂紙打磨，隨后用單股線徑為0.2mm補償導線正端（銅）和補償導線負端（銅鎳）分別焊接在隔離罩中間表面作為熱電阻正負極，為了減少傳熱誤差和滯后，焊接要求接觸良好，牢固，焊接點盡量小。把熱偶絲緊密地用專用絕緣膠帶粘在隔離罩表面，延伸至泵體外的儀表接線盒，連接溫度變送器（ROSEMOUNT廠家的248），儀表接線盒內長約250mm，正負偶絲與隔離罩要很好的絕緣，防止短路。

3.2 自制熱電偶標定校驗

自制熱電偶配套溫度變送器選用本公司廣泛使用ROSEMOUNT248HAI5NONS溫度變送器。根據磁力泵運行的工況條件，溫度變送器量程設置0—100°C，分度號選擇T，標定校驗設備：標準精密溫度計，24V穩(wěn)壓電源，250歐姆標準電阻，HART375通訊器。

4 結語

磁力泵測溫系統的改造，由于摒棄了中間彈簧力接觸點測量方式，多年以來困擾磁力泵正常運行的“老大難”問題迎刃而解，又可為企業(yè)節(jié)約大量資金，降低生產成本，取得了顯著效果，為今后工作開拓了新思路。

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